인지과학은 감각이나 지각이나 인식이나 인지와 관련된 마음이 어떻게 작용하는지를 이해하고자 하는 학문이다.
이런 작용을 과학적으로 접근하는데는 크게 두가지 방법이 있다.
하나는 행동을 관찰하는 것이다.
어떤 과제를 얼마의 속도와 정확도로 수행하는지 또는 이러이러한 상황에서 어떤 판단을 하고 어떤 반응을 보이는지이고
인지행동과학이 이런 접근이다.
그리고 인지신경과학은 행동이 아닌 뇌신경을 관찰함으로써 마음이 어떻게 작용하는지를 이해하고자 하는 학문이다.
인지신경과학은 특성상 마음이 뇌의 작용이라는 가정을 하고 시작한다.
이원론자들에게는 마음이 비 물질적인 것이기에 뇌라는 물질에서 그런 마음이 발생할수 없는 것이라고 말할지도 모른다.
그러나 사실 이원론자가 말하는 마음과 뇌과학자가 말하는 마음에는 차이가 있다.
이원론자들이 말하는 마음은 인간의 자아나 정체성이나 영혼 같은 초월적이고 많이 추상적이고 난해한 의미의 대상이고
신경과학자가 말하는 마음은 보고 기억하고 생각하는 것 같은 최소한 객관성과 보편성으로 접근할 가능성이 있는 대상의 것이다.
즉, 이원론자와 뇌과학자는 마음을 다른 의미로 사용하고 있기에 영혼을 믿는 뇌과학자가 있을수 있고
이원론자도 혼란스러울때는 머리가 아프다고 말할것이다.
마음의 기본 작용이 심장이나 내장기관이 아닌 뇌에서 일어난다는 것은 아주 타당한 결론인듯 하고
그래서 뇌를 관찰함으로써 마음의 작용을 이해하고자 하는 것은 썩 괜찮은 접근방법이다.
그러나 뇌를 어떤식으로 관찰할지가 문제이며 여기에는 여러가지 방법이 있다.
신경세포 단위에서 그것들이 어떻게 구성되어 있는지를 이해하는 것이 있겠고
신경세포 단위에서 그것들이 어떻게 작용하는지를 이해하는 것이 있겠고
뇌 전체의 미시적 거시적 해부 구조및 연결성을 이해하는 것이 있겠고
손상 뇌 부위와 마음의 이상을 비교 관찰하는 것이 있겠고
뇌를 직접 자극하였을때의 마음의 변화 반응을 관찰하는 것이 있겠고
인간이 아닌 동물들을 직접 손상시켜서 인간의 뇌 작용을 유추하는 것도 있겠다.
뇌의 상태에는 신경세포 활동에 따른 뇌의 전기적인 신호 변화를 관찰하거나, 화학적인 신호 변화를 관찰하거나
아니면 에너지 소모 변화를 관찰할 수도 있다.
가장 좋은 것은 신경세포의 전기적인 신호변화를 관찰하는 것이다.
왜냐하면 전기적인 신호는 신경세포과 활동하고 있다는 가장 확실한 증거이기 때문이다.
그러나 전기적인 신호 변화를 직접 관찰하는 것은 어렵다.
머리위서 측정하는 뇌파는 온갖 잡음과 수많은 신경세포의 합이 작용한 것이기 때문에 정교한 정보를 얻기가 힘들다.
반면 세포하나하나를 관찰하기 위해서는 반드시 머리를 손상시켜야 하는데 그럴수 있는 조건은 희박하며
그렇다 할지라도 수천억개의 신경세포에 비해 아주 극히 일부인 수십개 정도의 신경세포의 활동만 관찰할수가 있다.
어찌되었건 이런 인지신경과학을 통해서
인지행동과학으로는 절대로 얻을수 없는 종류의 정보를 많이 얻을수가 있게 되었다.
특히나 일차운동및 일차 감각기능은 대단히 상세하게 알수가 있게 되었다.
그러나 사실 인지신경과학은 이런것 보다 훨씬 먼곳을 보고 시작되었다.
인간이 어떻게 움직이고 어떻게 느끼고는 분명 아주 기본이 되는 뇌작용이고
여기에서 분명 근본적인 뇌의 이해를 할수 있기는 하겠지만
인지신경과학자의 처음의 주요 관심 대상은 이런것 말고 기억이라든지, 집중력이라던가, 감정, 언어, 지능 같은 것이었을 것이다.
인지신경과학을 기반으로 뇌에서의 운동과 감각영역의 작용을 일부 이해하게된 신경과학자들은
자신감을 얻고 좀더 고차원적인 마음의 작용도 뇌를 관찰함으로써 이해해 보려고 하였고 곧 문제에 봉착하게 된다.
인지 과학의 사실은 숨은 하부 가정은 마음은 여러 기능들로 나눠져서 작용하고
그런 기능들을 담당하는 뇌 영역은 각기 지엽적인 분화가 있다는 것이다.
이것이 이러하지 않고 기능들이 전체적으로 작동하는 것이라면 마음이 뇌에서 작용하는지를 알아도 특별히 접근해서 알아낼 만한 것이 없어진다.
첫째는 이런 고위 뇌기능은 하등동물의 도움을 받을수가 없다.
뇌를 직접 관찰하는 것은 경우에 따라서는 개체를 손상시키거나 희생시켜야 하기 때문에
특별한 경우를 제외하고는 인간을 직접 관찰하는 경우는 별로 없고
대신 저차원 뇌기능은 하등동물도 비슷하게 가지고 있고, 굳이 인간을 직접 관찰하지 않더라도
하등동물을 관찰함으로써 상당한 지식을 축적할수가 있었다.
그러나 고위 기능은 하등동물들에게는 없고 오직 인간만을 대상으로 하여야 하기 때문에
그런 종류의 주제를 목적으로 하는 실험을 할 기회 역시 부족해 졌다.
둘째는 운동, 감각같은 하위단계의 뇌 기능이 지엽적으로 아주 잘 조직화 된 반면
그런 정보들이 처리되고 정리되는 단계의 뇌기능은 그것과 관련된 특별한 지엽적인 뇌 영역이 없는 것이다.
이것은 사실 인지뇌과학의 근본적인 접근 가정에 위배되는 현상이기에 인지신경과학의 학문적으로 위기상황이라 할수 있다.
즉, 설상가상으로 간혹 있는 기회에 실험을 했음에도 불구하고 고위기능은 일차기능에 비해 뇌의 영역 분화가 훨씬 불명확한 것이다.
그리하여 밝혀낼수 있는 정보는 정말 사소하고 추상적인 것에 불과한 것이 되었다.
고위 마음작용으로 갈수록 많은 하위 마음의 작용을 기반으로 하고 그리하여 관련 뇌영역은 서로 마구잡이로 엉켜 있게 되는듯 하다.
셋째는 고위인지과학자체에 위협이 되는 문제점으로
고위인지능력 적절히 보편적이고 타당한 방식으로 정확히 묘사하는 것이 어렵다는 것이다.
즉, 어떤 마음의 작용에 따라 뇌가 어떻게 작용하는지를 관찰하고자 하는데
그 보고자 하는 마음의 작용 자체를 명확하게 묘사하는 것이 힘들다는 것이다.
사실 두번째 문제가 제기될쯤에 이런 난관에서의 획기적인 기술이 발견이 되었는데 그것이 이름하여 기능성 뇌영상 기법이다.
이는 살아있는 사람에게 특별히 위협적인 손상을 주지 않고 실시간으로 뇌 전체에 뇌의 활동을 반영하는 신호를 얻을수가 있게 된다.
사람들은 이것을 보고 열광하기 시작했고, 수많은 과학자들이 이 기법을 통해 실험을 하고 연구를 하고 결론을 내리기에 이르렀다.
그러나 이 방법으로는 근본적인 한계가 있게 되는데 우선 그 신호가 물론 뇌파보다는 우수하겠지만 공간해상도가 충분하지 않고,
물론 뇌파보다는 우수하겠지만 상당한 노이즈가 있기 때문에 전기침습만큼의 정확한 정보는 아니라는 것이다.
무엇보다도 이신호는 뇌세포의 직접적인 활동신호가 아니기에 오차가 있을수가 있고 시간해상도가 수초이기 때문에
마이크로 단위로 작용하는 뇌 세포의 복잡한 메커니즘을 관찰하는데는 근본적으로 불가능하다.
이런상황에서 목적이 불명확한 실험을 통해서 용감하게도 많은 결론이 나오고 있다.
예컨데 기억과 관련된 뇌 작용을 알아보고자 한다면
그 보고자 하는 기억을 정확히 묘사가 된 상태에서나 가능한데 사실상 현실은 기억을 명확히 정의하지도 못하고 있는것이다.
기억에 대한 누구나 토를달거나 반박하지 않고 수긍할만한 타당한 관념이 없는 것이다.
이런상황에서 기억에 대한 본질적인 이해를 하지 못하고 있는 상황에서 뇌영상기술을 통해서 기억이 어떻게 작용하는지를 밝혀보고자 하는 것은
수박의 겉핧기인지도 모르겟다.
단순한 대상을 가지고 복잡하게 접근하면 쓸데없는 삽질을 하게 되는 반면, 복잡한 대상을 가지고 단순하게 접근하게 되면 뭐 딱히 해볼것도 없고
해봐도 그냥 단순한 결론 밖에 나오지 않는다.
집중관 관련된 뇌기능? 언어? 의식? 의지? 지능? 판단?
이런것을 객관적이고 정량적으로 엄밀하게 묘사할수가 있겠는가?
눈으로 들어오는 빛이나 귀로 들어오는 소리 자극처럼 말이다.
아마도 불가능할것이다.
사람마다 다른 이야기를 할 것이고, 전문가들로 갈수록 점점더 말은 달라질 것이다.
뭐 사실은 알고보면 어쩌면 접근 관점부터가 틀려서 불가능 한 것인지도 모르겠지만 말이다.
고위뇌기능의 작용을 실험을 통해 이해하고자한다면 그전에 그런 고위뇌기능의 본질을 이해하는 것이 우선되어야 할 것이다.
인지 행동과학이 그런면에서 오히려 더 좋은 접근 방식인지도 모르겠다.
아니면 아주 처음으로 돌아가서 실험을 통해서가 아닌
사변적인 접근으로 고위 인지기능의 본질을 이해하려고 하는 것이 더 훌륭한 방식인지도 모르겠다.
결론적으로,
하위인지기능과 그 작용을 인지신경과학으로 상당히 상세하게 이해하게 된 신경과학자들은
고위인지기능에 접근 하는 과정에서 아주 근본적인 한계에 직면하게 되었으며
그런 한계를 극복하기 위해서는 고위인지기능 자체에 대한 본질적 이해를 우선해야 할 필요가 생겼다.
